（浙江選考）2020版高考化學大一輪復習 第3講 元素化學 考點12 鋁的性質(zhì)和工業(yè)制法學案.docx

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考點12　鋁的性質(zhì)和工業(yè)制法 知識條目 必考要求 加試要求 1.地殼中鋁的含量及存在形式，鋁合金 a 2.從鋁土礦中獲得鋁的方法 b 3.鋁的重要性質(zhì)(跟酸、堿反應，鋁熱反應，鈍化現(xiàn)象) b 一、地殼中鋁的含量及存在形式 鋁位于元素周期表第三周期ⅢA族，原子結(jié)構示意圖為。鋁元素在地殼中含量豐富，僅次于硅。自然界中的鋁全部以氧化鋁形式存在。 鋁是一種銀白色輕金屬，密度小，熔沸點低，質(zhì)軟，有良好的導電、導熱性。 二、鋁的重要性質(zhì)(寫出下列化學反應方程式或離子方程式) 1．鋁箔在空氣中燃燒：4Al＋3O22Al2O3 2．鋁粉和硫粉反應：2Al＋3SAl2S3 3．鋁與稀硫酸反應：2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑ 4．常溫下鋁遇濃硫酸或濃硝酸發(fā)生鈍化 5．鋁與氫氧化鈉溶液反應：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ 6．鋁與Fe2O3反應(鋁熱反應)：2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe 三、從鋁土礦中獲得鋁的方法 請寫出①～④的化學反應方程式。 ①Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O ②NaAlO2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋NaHCO3 ③2Al(OH)3Al2O3＋3H2O ④2Al2O34Al＋3O2↑ 四、鋁合金 1．概念：合金就是把兩種或兩種以上的金屬(或金屬與非金屬)經(jīng)一定方法合成的具有金屬特性的物質(zhì)。 2．合金的主要特點：合金的熔點一般比其成分金屬都要低，而不是介于兩種成分金屬的熔點之間；比各成分金屬具有更大的硬度、強度和機械加工性。 3．鋁及其合金的用途 以下列出了鋁或鋁合金的多種用途，請在后面的橫線上寫出所應用到的性質(zhì)： (1)制造飛機或汽車外殼：密度??； (2)作為儲存濃硫酸的容器：鋁鈍化； (3)制造各種日用炊具：延展性好； (4)鋁熱法冶煉金屬：還原性強； (5)制造電線電纜：導電性； (6)制造包裝用的鋁箔：延展性。 【例1】　下列有關鋁的相關說法不正確的是(　　) A．鋁是地殼中含量最多的金屬元素 B．鋁是活潑的金屬，其合金抗腐蝕性能力差 C．鋁可用于制造電線、炊具、易拉罐等制品 D．電解熔融的氧化鋁制備金屬鋁通常會加入冰晶石 【解析】　A項考查的是鋁在地殼中的含量排布，正確；B項考查的是鋁的化學性質(zhì)，鋁單質(zhì)活潑，但是鋁被氧化后能形成致密的氧化膜，阻止鋁進一步被腐蝕，抗腐蝕性增強，合金的抗腐蝕性尤為突出，故B錯誤；C項考查的是鋁的物理性質(zhì)，分別利用了鋁的導電性、導熱性、延展性，故C正確；D項冰晶石可降低氧化鋁熔融所需要的溫度，節(jié)約能源，故D正確。 【答案】　B 【提煉】　這是一道考查鋁的存在、用途、性質(zhì)的相關題目。識記書本中的知識點，根據(jù)結(jié)構決定性質(zhì)，性質(zhì)決定用途進行判斷。 【例2】　 將3.9g鎂鋁合金，投入到500mL2mol/L的鹽酸中，金屬完全溶解，再加入4 mol/L的NaOH溶液，若要生成的沉淀最多，加入的這種NaOH溶液的體積是(　　) A．125mLB．200mL C．250mLD．560mL 【解析】　根據(jù)反應方程式： 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，Al3＋＋3OH－===2Al(OH)3， Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2， 可知溶解鎂鋁合金所用的H＋的量和使鎂鋁元素恰好完全沉淀所用的OH－的量是相同的，不管酸是否過量，當沉淀量最大時，n(OH－)＝n(H＋)＝(0.5L2molL－1)/4molL－1＝0.25L，即250mL。 【答案】　C 【提煉】　此類題目一般可看成混合物的計算，但是混合物計算過程比較煩瑣。根據(jù)方程式中的系數(shù)找關系，相對比較簡便。 【例3】　鋁是應用廣泛的金屬，以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁的一種工藝流程如下： 注：SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀。 (1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為________________________________________________________________________。 (2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，溶液的pH________(填“增大”“不變”或“減小”)。 (3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，原因是________________________________________________________________________。 (4)“電解Ⅱ”是電解Na2CO3溶液，原理如圖所示： 陽極的電極反應式為________________________________________________________________________， 陰極產(chǎn)生的物質(zhì)A的化學式為____________。 (5)鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是________________________________________________________________________。 【解析】　以鋁土礦(主要成分為Al2O3，含SiO2和Fe2O3等雜質(zhì))為原料制備鋁，由流程可知，加NaOH溶解時Fe2O3不反應，由信息可知SiO2在“堿溶”時轉(zhuǎn)化為鋁硅酸鈉沉淀，過濾得到的濾渣為Fe2O3、鋁硅酸鈉，碳酸氫鈉與偏鋁酸鈉反應生成Al(OH)3，過濾Ⅱ得到Al(OH)3，灼燒生成氧化鋁，電解Ⅰ為電解氧化鋁生成Al和氧氣，電解Ⅱ為電解Na2CO3溶液，結(jié)合圖可知，陽極上碳酸根離子失去電子生成碳酸氫根離子和氧氣，陰極上氫離子得到電子生成氫氣。 (1)“堿溶”時生成偏鋁酸鈉的離子方程式為Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O； (2)向“過濾Ⅰ”所得濾液中加入NaHCO3溶液，與NaAlO2反應生成氫氧化鋁沉淀和碳酸鈉，堿性為OH－＞AlO＞CO，可知溶液的pH減?。? (3)“電解Ⅰ”是電解熔融Al2O3，電解過程中作陽極的石墨易消耗，因石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化； (4)分析兩極反應物，陽極反應為4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑，陰極上氫離子得到電子生成H2； (5)鋁粉在1000℃時可與N2反應制備AlN。在鋁粉中添加少量NH4Cl固體并充分混合，有利于AlN的制備，其主要原因是NH4Cl受熱分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜。 【答案】　(1)Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O　(2)減小　(3)石墨電極被陽極上產(chǎn)生的O2氧化 (4)4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2 (5)NH4Cl分解產(chǎn)生的HCl能夠破壞Al表面的Al2O3薄膜 【提煉】　本題以從鋁土礦制備鋁為背景，側(cè)重對實驗分析能力以及電化學知識的考查。以熟悉的背景，衍生不熟悉的問題，抓住元素化合物的性質(zhì)以及物質(zhì)的氧化還原性質(zhì)進行解題。 【例4】　聚合氯化鋁(PAC)是一種常用的絮凝劑，通常為淺黃色半透液體，其化學式可表示為：[Al2(OH)nCl6－n]m(n＜6，m＜10)。已知：①PAC與酸混合，可發(fā)生解聚，最終生成正鹽。 ②實驗室通過增大AlCl3溶液的pH，促進AlCl3水解，制備PAC。某小組的實驗流程如下圖： 請回答下列問題： (1)AlCl3固體加水后，溶液會有白色渾濁出現(xiàn)。實驗室常將AlCl3先溶于________，然后再加水稀釋，避免出現(xiàn)渾濁。 (2)減壓過濾不宜用于過濾顆粒太小的沉淀，所以下列操作有利于后續(xù)減壓過濾操作的是(　　) A．加入較稀的氨水B．加入氨水充分反應后，煮沸幾分鐘 C．使用較稀的AlCl3溶液D．加入較濃的氨水 (3)在減壓過濾前，應先將濾紙放入布氏漏斗，________________________________________________________________________(填實驗操作)，使濾紙緊貼在漏斗瓷板上。 (4)AlCl3溶液可用廢鋁渣(含Al與Al2O3)制取，某小組設計了如下裝置(夾持和控溫裝置省略)。實驗中，使用滴液漏斗的優(yōu)點有：①有利于鹽酸的滴加；②________________________________________________________________________； 從實驗安全的角度分析，該裝置有一處不合理，它是________________________________________________________________________。 (5)PAC中鋁含量可通過EDTA(用Y4－表示)返滴定法測定。其測定原理如下：在樣品中加入定量且過量的EDTA標準溶液，使A13＋與EDTA完全反應。再以二甲酚橙為指示劑，用Zn2＋的標準溶液滴定過量的EDTA，當溶液恰好變色時即為終點，相關反應如下： ①Al3＋＋Y4－===AlY－；②Zn2＋＋Y4－===ZnY2－。 測定小組獲得如下數(shù)據(jù)，則該PAC樣品中鋁元素含量為________g/100mL。 PAC試樣稀釋 5.00mLPAC樣品，加適量鹽酸充分解聚，并定容至250.00mL 滴定取樣 取稀釋后樣品溶液25.00mL于錐形瓶 c(EDTA)＝0.0240molL－1 錐形瓶中加入50.00mLEDTA c(Zn2＋)＝0.0200molL－1 指示劑恰好變色時，消耗試液35.00mL 【解析】　(1)AlCl3固體加水后溶液出現(xiàn)白色渾濁是因為鋁離子水解，所以先將氯化鋁固體溶于鹽酸，可避免鋁離子水解； (2)氫氧化鋁是一種膠狀固體，一般增大氨水濃度和加熱煮沸可以增大晶體的體積； (3)抽濾過程中，在加入混合物之前，先要用蒸餾水潤濕濾紙，使之與布氏漏斗完全貼合，加快抽濾速度，同時微開水龍頭抽氣，借助抽氣泵使濾紙與布氏漏斗更好貼合； (4)該滴液漏斗是在密閉條件下恒壓，與普通漏斗相比，除了液體可以順利滴下，還可以避免氯化氫的揮發(fā)、污染環(huán)境；但是該反應產(chǎn)生的氣體是氫氣，在空氣中有可能爆炸，應該要收集起來，而不是直接排入空氣中； (5)根據(jù)題意可知，50mL的EDTA主要分為兩部分反應：與A13＋和Zn2＋。 Al3＋　～　EDTA 11 X (0.024050－0.0235)10－3mol X＝510－4mol 由于實驗的25mL試液是從樣品的5mL定容成250mL中取得，所以每100mL樣品中的鋁元素含量為(510－4mol27gmol－110100)/5＝2.70 g/100mL。 【答案】　(1)鹽酸　(2)BD (3)用蒸餾水潤濕濾紙，微開水龍頭抽氣 (4)避免氯化氫的揮發(fā)、污染環(huán)境 (5)缺少H2的尾氣處理　(6)2.70 【提煉】　這是以鋁為背景的實驗題，主要考查了實驗化學的相關基礎知識、含量計算以及鋁相關知識。